有机薄膜太阳能电池(OSCs)由于轻薄,廉价,柔性等众多优点受到了研究者们的广泛关注。然而,目前有机薄膜太阳能电池的光电转换效率依然很低,这在很大程度上限制了它的发展。因此,如何提高有机薄膜太阳能电池的光电转换效率成为了研究者们的关注重点。通过合理的设计,将不同形貌和图案的微纳米结构引入到有机薄膜太阳能电池中,能够有效的提高有机薄膜太阳能电池的光吸收。本文的主要研究内容主要分为以下三个方面:1.多形貌多周期微纳米复合结构的制备及表征本文选用传统光刻技术以及双光束干涉光刻技术相结合的方式制备出了形貌和周期可调的微纳米结构。基于传统光刻技术,选用型号为SU-8-2000系列的负性光刻胶作为加工原料,通过设计不同形貌的掩膜板,制备出了条形、矩形点阵、圆形点阵以及六边形点阵等多种形貌的微结构,从而实现了不同形貌微结构的制备;基于激光双光束干涉技术,通过调节两束相干光的角度我们制备出周期为2μm和350 nm的正弦型光栅结构,从而实现了不同周期的微结构的制备;通过将两种工艺相结合的方式,连续两次曝光,我们制备出了形貌和周期都可调的微纳米结构,从而实现了多形貌多周期的微纳复合结构的制备。2.微米光栅结构提高有机聚合物薄膜太阳能电池(OPV)的光电转换效率我们通过传统光刻技术制备了周期为6μm的条形光栅结构,通过控制光刻胶与丙酮的稀释比得到不同高度的光栅结构。将得到的不同高度的微米光栅结构引入到有机聚合物薄膜太阳能电池中。与平板器件结构相比,光栅器件结构由于散射效应使得OPV有源层内部的光吸收效率得到明显的提升,进而有效提升了OPV的光电转换效率。与此同时,随着光栅高度的依次增加,散射效应随之增强。对比发现,光刻胶和丙酮稀释比为1:4、1:2、1:0的光栅器件相对于平板器件,光电转换效率依次提升了9.59%,19.18%和28.77%。3.表面等离子-微腔激元对顶入射有机薄膜太阳能电池(TOSCs)光吸收效率增强的研究我们通过合理的设计,将周期性矩形光栅结构引入到TOSCs中,通过严格耦合波分析(RCWA)以及有限时域差分(FDTD)两个算法,对具有光栅结构的TOSCs理想模型中的表面等离子体激元(SPPs)模式与微腔模式的耦合机制进行了分析。我们通过调节光栅周期的大小以及有源层的厚度,使得复合SPPs模式、微腔模式和有源层材料本征吸收的3个区域重合。由于复合SPPs模式和微腔模式形成了反交叉耦合,其作用成为表面等离子体-微腔激元。表面等离子体-微腔激元局域场的增强作用有效地提高了TOSCs中有源层的光吸收效率,通过计算,在波长470 nm到600 nm范围内的光吸收效率提高了近19%。